JP2010189548A - ポリフェニレンエーテルの製造方法 - Google Patents

ポリフェニレンエーテルの製造方法 Download PDF

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知宏 近藤
Akira Mitsui
昭 三井
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Abstract

【課題】低分子量の高純度ポリフェニレンエーテルのパウダーを、スケールによるポリマー損失を抑制しながら効率良く安定に製造する方法を提供する。
【解決手段】フェノール化合物(A)の重合率が60%以上となった後に、重合溶媒に、重合槽中に存在するフェノール化合物(A)の総量(モノマー換算)に対して0.1質量%以上40質量%以下の量の良溶媒(B)を添加する。
【選択図】図1

Description

本発明は、低分子量のポリフェニレンエーテルを沈殿析出させ、反応器へのスケールの付着を抑えた効率的な方法であって、高いゆるみ見かけ比重と狭い分子量分布を有する取扱性に優れ、なおかつ純度の高いポリフェニレンエーテルを製造する方法に関する。
ポリフェニレンエーテルは加工性、生産性に優れ、溶融射出成型や溶融押出成型などの成型方法により、所望の形状の製品や部品を効率よく生産できるため、電気・電子材料分野、自動車分野、その他各種工業材料分野、食品の包装分野の製品や部品用の材料として幅広く用いられている。
近年、ポリフェニレンエーテルの新たな工業用途として他樹脂の改良や電子材料が検討されているが、これらの用途に対しては、従来よりも低分子量のポリフェニレンエーテルが有効であると考えられている。そのため、性能の良い低分子量のポリフェニレンエーテルの効率的な製造方法、例えばラインの簡略化が望める方法等、が求められるようになってきている。
一般に、ポリフェニレンエーテルを製造するに際して、低分子量体が生成する場合には、副生成物の選択率が高くなることや、収率が低下することが知られている。
また、ポリフェニレンエーテルは、種々の溶剤に溶解して使用されることが多々あり、溶解しやすさの観点から、パウダー状態の荷姿が望まれている。しかし、一般的に、低分子量のポリフェニレンエーテルをパウダー状態で得るには、極低温での操作が必要となる。さらに、低分子量のポリフェニレンエーテルのパウダーは、ゆるみ見かけ比重が小さくなる傾向にある。
また、一般的に、加工流動性が求められる場合、分子量が広いほうが良いとされるが、物性面では分子量分布が狭いことが望ましいため、分子量分布の狭いポリフェニレンエーテルが求められるようになってきている。特に低分子量体で分子量分布が狭い場合、その高分子特性が明確に表れる傾向にある。溶剤への溶解時に速度斑や濃度斑がなくなりやすい等の理由で、低分子量体でありながら分子量分布が狭いポリフェニレンエーテルが望まれるようになってきている。一方で、多量に低分子量のポリフェニレンエーテルを製造する際、環境的なエネルギー損失低減の観点から、槽内壁面への付着ポリマーによるポリマーロスを低減した方法の開発が渇望されてきている。
比較的低分子量のポリフェニレンエーテルの製造方法としては、特許文献1においては2,4,6−トリメチルフェノールを加えることでその添加量に応じ得られるポリフェニレンエーテルの分子量を変化させることが提案されている。
また同明細書中には、溶媒として、ポリフェニレンエーテルの良溶媒(例えばベンゼン、トルエン、キシレン)とポリフェニレンエーテルの貧溶媒(例えばケトン、エーテル、アルコール)の混合溶媒を用い、良溶媒/貧溶媒の比を変えることにより種々の分子量のポリマーが得られることも記載されているが、該明細書中には、この方法は不正確で、要求する分子量のポリマーを得る方法としては適当なものではないとも述べられている。
同様に特許文献2には、ポリフェニレンエーテルの良溶媒である芳香族炭化水素(例えばベンゼン、トルエン、キシレン等)と、ポリフェニレンエーテルの貧溶媒である脂肪族炭化水素(例えばn−ヘキサン、イソヘキサン、n−ヘプタン等)の混合溶媒中で重合を実施することが開示されている。しかし、同公報には、生成水やアミン類が反応系内に存在した状態で反応を進めると、オリゴフェニレンエーテルが粒子を不均一状態に生じた場合に反応容器などに付着しやすくなる欠点があると記載されており、同公報に開示される方法も満足のいくものではなかった。
また、特許文献3では、メインの重合ラインで重合させた還元粘度0.4〜3.0dl/gを有するポリフェニレンエーテルと、メインの重合ラインからバイパスさせた還元粘度0.05〜0.6dl/gを有するポリフェニレンエーテルを混合し、2峰性の分子量分布を持つポリフェニレンエーテルを連続的に製造する方法が提案されている。この方法は、スラリー重合では困難であった低粘度のポリフェニレンエーテルの連続製造を可能としたものである。しかし、得られるポリフェニレンエーテルの分子量分布が広く、必ずしも満足のいくものではなかった。
これらの課題を解決する方法として、特許文献4には、良溶媒の含有量が35重量%以上である重合溶媒を用いて、触媒および酸素含有ガスの存在下でフェノール類を重合して数平均分子量が1500〜15000のポリフェニレンエーテルの析出した重合溶液を得、その後に、この重合溶液に良溶媒の含有量が35重量%未満となるまで貧溶媒を加え、重合する、数平均分子量が4000〜15000であるポリフェニレンエーテルの製造方法が記載されている。
また、特許文献5には、貧溶媒の含有量が95重量%以上である重合溶媒を用いて、触媒および酸素含有ガスの存在下でフェノール類を重合して数平均分子量が1000〜5000のポリフェニレンエーテルの析出した重合溶液を得、その後に、この重合溶液に貧溶媒の含有量が95重量%未満となるまで良溶媒を加え、重合をする数平均分子量が4000〜15000であるポリフェニレンエーテルの製造方法が開示されている。しかし、この製造方法においては、比較例でも示されているように、操作を簡略化させようと試みると重合途中に反応器内で固着し、望みのものが得られないことが明示されている。この方法は、スケールなどによるポリマー損失を抑制した優れた低分子量体の製造方法ではあるが、連続的に多量にポリフェニレンエーテルを生産する製造方法に適応させると煩雑な操作が必要となるため、バッチ重合方法についてのみ適応した方法である。また、得られるポリフェニレンエーテルのゆるみ見かけ比重につては記載されていない。
さらに、特許文献6には、フェノール類を触媒と酸素含有ガスの存在下で重合するにあたって、少なくとも2槽からなる重合槽を用い、第一の重合槽においてフェノール類の重合率を40%以上に高めた後、ポリフェニレンエーテルの貧溶媒を該フェノール類に対し5重量%以上添加し、第二またはそれ以降の重合槽において重合を完結させる、低分子量ポリフェニレンエーテルの製造方法が例示されている。この方法は低分子量のポリフェニレンエーテルを連続的、安定的に製造する優れた製造方法である。しかし、実施例や比較例に示されるように、槽壁付着厚みが0.5cm〜2.5cm程度付着しており、改良の余地がある。また、得られるポリフェニレンエーテルのゆるみ見かけ比重に関しては記載されていない。
米国特許第3440217号明細書 特公昭50−6520号公報 特開平11−12354号公報 特開2006−249134号公報 特開2006−249133号公報 特開2004−307554号公報
上記事情に鑑み、本発明は、低分子量で、かつ分子量分布が狭いポリフェニレンエーテルを、取扱性のよいパウダー状態で、スケールの発生による損失を抑制し効率良く安定に多量に製造する方法を提供することである。
本発明者らは、上記課題に対して鋭意研究を行った結果、フェノール化合物を重合してポリフェニレンエーテルを製造するに際して、フェノール化合物の重合率が60%以上となった後に、重合溶媒に、ポリフェニレンエーテルの良溶媒を添加することにより、分子量分布が狭く、低分子量のポリフェニレンエーテルを、パウダー状態で、スケールの発生によるポリマー損失を抑制しながら、効率良く安定に多量に製造できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の通りである。
フェノール化合物を、重合するポリフェニレンエーテルの製造方法であって、
フェノール化合物の重合率が60%以上となった後に、重合溶媒に、重合槽中に存在するフェノール化合物の総量(モノマー換算)に対して0.1質量%以上40質量%以下の量の良溶媒を添加する工程を含む、ポリフェニレンエーテルの製造方法。
本発明によれば、低分子量の高純度ポリフェニレンエーテルのパウダーを、安定に多量に製造することができる。また、スケールの発生による損失を抑制しながら効率良く多量に製造することができる。
本発明により製造されるポリフェニレンエーテルは、粉体取扱性だけではなく、溶剤溶解性に優れているため、機械部品;自動車部品;電気電子部品、特に、プリント基板、絶縁封止剤等の電気電子部品、フィルム、シート、射出成型体、ブロー成型体等に好適に利用することが可能である。また、本発明により製造されるポリフェニレンエーテルは、低分子量であるため、通常のポリフェニレンエーテルに混合することで加工流動性を付与することが可能である。
実施例において使用した原料タンクの概略図である。
以下、本発明を、望ましい実施に形態とともに詳細に説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
本発明においては、フェノール化合物の重合率が60%以上となった後に、重合溶媒に、ポリフェニレンエーテルの良溶媒(B)を添加することにより、スケールの発生を防ぐことができる。
フェノール化合物の重合率が60%以上となった後に、重合溶媒にポリフェニレンエーテルの良溶媒(B)を添加しないと、特許文献6の実施例にみられるように、重合槽の側壁にスケールが付着し槽壁付着厚みが0.5cm〜2.5cm程度になる。即ち、本発明においては、重合がある程度進んだ段階で、重合溶媒に良溶媒(B)を添加することにより、槽壁付着厚みを効果的に低減することが可能となり、これにより、連続的にポリフェニレンエーテルを多量に製造することが可能となる。
特に、本発明における製造方法においては、フェノール化合物(A)の重合率を60%以上に高めたのちに、重合溶媒に、重合槽中のフェノール化合物(A)の総量(モノマー換算)に対し良溶媒(B)を0.1質量%以上40質量%以下の量で添加することで、槽内付着厚みを低減する。
良溶媒(B)は、フェノール化合物(A)の重合率が99%以下の段階で添加することが好ましく、98%以下の段階で添加することがより好ましく、96%以下の段階で添加することがさらに好ましく、94%以下の段階で添加することが最も好ましい。良溶媒(B)の添加時期を上記のようにすることで、付着厚みを低減しつつ、分子量分布が狭いポリフェニレンエーテルを効率良く製造することができる。
重合率が60%以上となった段階で、フェノール化合物(A)に対し所定割合の良溶媒(B)を添加することで、重合槽内のフェノール化合物(A)に対する良溶媒の量が増加する。重合槽内におけるフェノール化合物(A)に対する良溶媒の量を増加させることで、驚くべきことに槽内付着厚みの低減を十分にすることが可能となった。
すなわち、本発明においては、重合溶媒中に占める良溶媒量の割合を増加させるのではなく、フェノール化合物(A)に対する良溶媒の量を増加させることによって、ポリフェニレンエーテルを製造する際のスケールの発生を防止できることを見出した。
重合がある程度進んだ段階で良溶媒を添加することにより以上のような効果が奏される原理については、次のように推測されるが、これに限定されない。
重合溶媒に特定量の良溶媒(B)を添加すると、フェノール化合物(A)の重合体(すなわち、ポリフェニレンエーテル)が析出してできた粒子表面付近の微視領域に存在する良溶媒(B)の量が急激に増加し、これにより、ポリマー鎖の運動が活発になり、析出する粒子の密度(ゆるみ見かけ比重)が増加すると考えられる。そして、その結果、粒子表面が好適に安定し、スケールの発生を抑制し、槽内付着厚みが低減すると考えられる。
本発明においては、重合溶媒中に占める良溶媒の量を増加させるのではなく、フェノール化合物(A)に対する良溶媒の量を増加させることが重要であるため、良溶媒(B)と同時に貧溶媒を添加してもよい。フェノール化合物(A)の重合率を60%以上に高めた後、重合槽内のフェノール化合物(A)の総量に対して良溶媒(B)が0.1〜40質量%添加されれば、ゆるみ見かけ比重が高いポリフェニレンエーテルが得られ、さらに槽内付着厚みを極めて低減できる。
良溶媒(B)は、好ましくは0.1〜30質量%、より好ましくは0.1〜2質量%、さらに好ましくは0.5〜10質量%添加すると、ゆるみ見かけ比重がさらに高くなり、さらに槽内付着厚みを極めて低減できる。重合槽内のフェノール化合物(A)に対して良溶媒(B)が40質量%を超えて添加されると、他の条件にもよるが、副生成物の発生量が高くなる可能性があり、収率を低下させる可能性がある。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法において、ポリフェニレンエーテルの良溶媒とは、従来の方法で得られるポリ(2,6−ジメチルフェニレン)エーテルの20℃における溶解度が1以上である溶媒をいう。ここで、溶解度とは、溶媒100mlに溶解する溶質(ポリ(2,6−ジメチルフェニレン)エーテル)の質量(g)である。
このような溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン(o−、m−、p−の各異性体を含む)、エチルベンゼン、スチレンなどの芳香族炭化水素、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ニトロベンゼンのようなニトロ化合物等が挙げられる。また、良溶媒(B)の別の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、へプタン、シクロヘキサン、シクロへプタン等の脂肪族炭化水素類;酢酸エチル、ギ酸エチル等のエステル類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどのエーテル類;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
良溶媒(B)として、これらの良溶媒を、単独でも用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも好ましい良溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン等の芳香族炭化水素や、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素であり、水に対し難溶性を示すものである。良溶媒(B)が、水に難溶であると、触媒活性の観点から好ましい。
本発明において、重合溶媒としては、ポリフェニレンエーテルの良溶媒と貧溶媒の両方を含むものであることが好ましい。重合溶媒に含まれる良溶媒としては、前述のものを単独で又は組み合せて使用することができ、後に添加する良溶媒(B)と同じであっても異なっていてもよい。
このとき、重合溶媒の全量に対する良溶媒の総量は、全重合工程に亘って、20質量%以上70質量%以下、さらには20質量%以上60質量%以下であることが好ましい。このような範囲の量とすることで、スケールの発生を抑制し、ゆるみ見かけ比重の大きいポリフェニレンエーテルを製造することが容易になる。
より好ましくは20質量%以上55質量%以下、さらに好ましくは20質量%以上50質量%以下、最も好ましくは25質量%以上50質量%以下である。数平均分子量が6000〜15000のポリフェニレンエーテルを連続的に効率良く製造するという観点からは、最も好ましくは20質量%以上45質量%以下である。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法において、ポリフェニレンエーテルの貧溶媒とは、従来の方法で得られるポリ(2,6−ジメチルフェニレン)エーテルを全く溶解しないか、20℃におけるポリ(2,6−ジメチルフェニレン)エーテルの溶解度(溶媒100mlに溶解する溶質(ポリ(2,6−ジメチルフェニレン)エーテル)の質量(g))が1未満である溶媒をいう。
貧溶媒の具体例としては、ケトン類、アルコール類で挙げられ、好ましくは、炭素数1〜10のアルコールである。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール等が挙げられ、これらには更に水が含まれていてもよい。
これらの貧溶媒は単独で用いても、2種以上を組み合わせてもよい。
特に好ましい貧溶媒は、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノールである。
本発明においては、重合溶媒に含まれる貧溶媒として、二種類以上の貧溶媒を用いることが好ましい。具体的には、水に対する20℃における溶解度が、50g/100ml未満である溶媒(D)及び50g/100ml以上である溶媒(E)を用いることが好ましい。
溶媒(D)の具体例としては、例えば、脂肪族炭化水素類、ケトン類、アルコール類が挙げられる。中でも溶媒(D)としては、炭素数4以上のアルコールのうち水に対する20℃における溶解度が50g/100ml未満であるもの、主鎖に炭素数5以上の鎖を持つ脂肪族炭化水素が好ましい。とりわけ、1−ブタノール、1ーペンタノール、2−ペンタノール、ヘキサノール、ペンタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、メチルエチルケトンが好ましい。特に、水に対する20℃における溶解度が20g/100ml未満であるものは好ましく本発明の効果が好適に発揮され好ましく、より好ましくは15g/100ml未満、さらに好ましくは10g/100ml未満である。
溶媒(E)としては、水に対する20℃における溶解度が50g/ml以上である炭素数1以上の鎖をもつアルコールが挙げられ、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール類、ブタノール類、ペンタノール類、ヘキサノール類、エチレングリコール、アセトン、等を挙げることができる。特に、水と任意の割合で混合する溶媒が好ましく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトンが挙げられる。このような貧溶媒(E)には、水が含まれていてもよい。
本発明において、フェノール化合物(A)の重合は、触媒及び/又は酸素含有ガスの存在下で行うこともできる。本発明において使用できる重合溶媒の例としては、良溶媒としてトルエンやキシレン等の芳香族炭化水素溶媒を、溶媒(D)として1−ブタノール、1ーペンタノール、2−ペンタノール等のアルコール類を、溶媒(E)としてメタノール、エタノール、プロパノール、アセトン等の水と無限に溶解する化合物を含有させた混合溶媒である。
溶媒(D)と溶媒(E)の質量割合が0:1〜1.5:1の範囲であることが好ましい。
ここで0:1とは、貧溶媒(C)として、溶媒(D)を用いず溶媒(E)のみ用いることを表す。この範囲とすることで、連続的にポリフェニレンエーテルを製造する際、溶媒に溶解したポリフェニレンエーテルのオリゴマーのロスの発生を抑制し、収率を高くすることができ、さらに残存する触媒量を低減することが可能となる。さらに、0.01:1〜1:1が好ましく、0.01:1〜0.8:1がより好ましく、0.01:1〜0.5:1最も好ましい。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法においては、反応溶媒中に重合体が粒子として析出させる(沈殿析出重合である)ことが好ましい。重合体の析出を観察する方法としては、特に限定されず、例えば、反応器の覗き窓から重合体の析出を目視観察する、或いはサンプリング口からガラス等の透明容器に重合液を抜き出し重合体の析出を目視観察する等の方法により観察することが可能である。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法においては、多段に連結した2つ以上の重合槽を用い、重合溶液を順次移送してポリフェニレンエーテルを製造することが好ましい。第一の重合槽およびそれ以降の重合槽において、ポリフェニレンエーテルが析出沈殿するように重合溶媒を選択する方法が好ましく、これにより槽壁付着厚みの発生を抑制した安定な製造方法となる。
さらに、重合溶媒に溶解させたフェノール化合物(A)、および必要に応じて触媒を第一の重合槽に連続的に供給し、且つ良溶媒及び貧溶媒を第一の重合槽に連続的に供給する連続重合法を選択することが好ましい。この場合、ポリフェニレンエーテルの分子量が比較的小さい重合初期にあたる第一の重合槽においてはポリフェニレンエーテルが沈殿析出せず、ポリフェニレンエーテルが高分子量化している第二またはそれ以降の重合槽においてポリフェニレンエーテルが析出沈殿するように重合溶媒を選択すると、沈殿析出の観察が容易であり、また副生成物の生成量が著しく抑制される。
さらに、第一の重合槽において沈殿析出を呈しない限度で重合率を60%以上に高めておくことが好ましい。重合率を60%以上とすることで、効率よく目的の分子量を有するポリフェニレンエーテルを得ることができ、副生成物の発生が抑制できる。さらに、重合率60%以上とすることで粒子がより安定化し、槽壁付着厚みを低下させ、ゆるみ見かけ比重を大きくできる。
さらに、重合溶媒に溶解させたフェノール(A)、および必要に応じて触媒を第一の重合槽に連続的に供給し、且つ貧溶媒を第二またはそれ以降の重合槽に連続的に供給する連続重合法を選択することも、ポリフェニレンエーテルを高収率で製造する上で重要な役割を果たすことが多い。
さらに収率を高めるために、第三またはそれ以降の重合槽を併設することも重要な役割を果たすことが多い。このような重合形態をとることにより、副生成物の生成量および重合槽壁、撹拌軸、送液配管等へのポリマー付着が著しく抑制された、工業的に極めて有利なポリフェニレンエーテル粉体の連続重合方法となる。
本発明の製造方法に用いるフェノール化合物(A)は、下記式(1)で表される。
Figure 2010189548
式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、又は置換されていてもよいアルコキシ基を示し、R5は、ハロゲン原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、又は置換されていてもよいアルコキシ基を示す。)
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられ、塩素原子、臭素原子が好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示される置換されていてもよいアルキル基の「アルキル基」は、炭素数が好ましくは1〜6、より好ましくは1〜3の、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を示すものとし、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル等が挙げられる。メチル、エチルが好ましく、メチルがより好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示される置換されていてもよいアルケニル基の「アルケニル基」としては、例えば、エテニル、1−プロペニル、2−プロペニル、3−ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル等が挙げられ、エテニル、1−プロペニルが好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示される置換されていてもよいアルキニル基の「アルキニル基」としては、例えば、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル(プロパルギル)、3−ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル等が挙げられ、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル(プロパルギル)が好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示される置換されていてもよいアリール基の「アリール基」としては、例えば、フェニル、ナフチル等が挙げられ、フェニルが好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示される置換されていてもよいアラルキル基の「アラルキル基」としては、例えば、ベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、4−メチルベンジル、α―メチルベンジル、2−ビニルフェネチル、4−ビニルフェネチル等が挙げられ、ベンジルが好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示される置換されていてもよいアルコキシ基の「アルコキシ基」は、好ましくは炭素数が1〜6、より好ましくは1〜3の、直鎖状又は分岐鎖状のアルコキシ基を示すものとし、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ等が挙げられ、メトキシ、エトキシが好ましい。
前記式(1)中、R1、R2、R3、及びR4で示されるアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アルコキシ基は、置換可能な位置に、1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。このような置換基としては、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)、炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル)、アリール基(例えば、フェニル、ナフチル)、アルケニル基(例えば、エテニル、1−プロペニル、2−プロペニル)、アルキニル基(例えば、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル)、アラルキル基(例えば、ベンジル、フェネチル)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ)等が挙げられる。
(フェノール化合物(A)の例)
フェノール化合物(A)の例としては、o−クレゾール、2,6−ジメチルフェノール、2−エチルフェノール、2−メチル−6−エチルフェノール、2,6−ジエチルフェノール、2−n−プロピルフェノール、2−エチル−6−n−プロピルフェノール、2−メチル−6−クロルフェノール、2−メチル−6−ブロモフェノール、2−メチル−6−イソプロピルフェノール、2−メチル−6−n−プロピルフェノール、2−エチル−6−ブロモフェノール、2−メチル−6−n−ブチルフェノール、2,6−ジ−n−プロピルフェノール、2−エチル−6−クロルフェノール、2−メチル−6−フェニルフェノール、2−フェニルフェノール、2,6−ジフェニルフェノール、2,6−ビス−(4−フルオロフェニル)フェノール、2−メチル−6−トリルフェノール、2,6−ジトリルフェノール、2、5−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール、2,5−ジエチルフェノール、2−メチル−5−エチルフェノール、2−エチル−5−メチルフェノール、2−アリル−5−メチルフェノール、2、5−ジアリルフェノール、2,3−ジエチル−6−n―プロピルフェノール、2−メチル−5−クロルフェノール、2−メチル−5−ブロモフェノール、2−メチル−5−イソプロピルフェノール、2−メチル−5−n−プロピルフェノール、2−エチル−5−ブロモフェノール、2−メチル−5−n−ブチルフェノール、2,5−ジ−n−プロピルフェノール、2−エチル−5−クロルフェノール、2−メチル−5−フェニルフェノール、2,5−ジフェニルフェノール、2,5−ビス−(4−フルオロフェニル)フェノール、2−メチル−5−トリルフェノール、2,5−ジトリルフェノール、2,6−ジメチル−3−アリルフェノール、2,3,6−トリアリルフェノール、2,3,6−トリブチルフェノール、2,6−ジーn−ブチル−3−メチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−3−メチルフェノール、2,6−ジメチル−3―n−ブチルフェノール、2,6−ジメチル−3−t−ブチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,5−トリエチルフェノール、2,3,5,6−テトラメチルフェノール、2,3,5,6−テトラエチルフェノール等が挙げられる。特に、安価であり入手が容易であるため、2,6−ジメチルフェノール、2,6−ジエチルフェノール、2,6−ジフェニルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノールが好ましく、2,3,6−トリメチルフェノールがより好ましい。
また、フェノール化合物(A)は、4位をハロゲン化した後に重合に使用してもよい。
上記に挙げたフェノール化合物(A)の例は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、2,6−ジメチルフェノールと2,6−ジエチルフェノールを組み合わせて使用する方法、2,6−ジメチルフェノールと2,6−ジフェニルフェノールを組み合わせて用いる方法、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールを組み合わせて用いる方法等が挙げられる。その際の混合比は任意に選択できる。また使用するフェノール化合物(A)の中には、製造の際の副産物として含まれている少量のm−クレゾール、p−クレゾール、2,4−ジメチルフェノール、2,4,6−トリメチルフェノール等が含まれていてもよい。
また、使用する化合物の中に下記式(2)で表される二価フェノール化合物が含まれていてもよい。
Figure 2010189548
式(2)で表される二価フェノール化合物は、該当する一価フェノール化合物とケトン類、またはジハロゲン化脂肪族炭化水素との反応等により工業的に有利に製造できる。例えばホルムアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、シクロヘキサン等の汎用ケトン化合物と一価フェノール化合物の反応により得られる化合物群や、一価フェノール化合物同士の反応により得られる化合群がある。
式(2)で表される二価フェノール化合物としては、例えば、下記一般式(2−a)(2−b)(2−c)で示される構造を有する化合物がある。
Figure 2010189548
Figure 2010189548
Figure 2010189548
代表的な物が、R5及びR6がメチル基、R7及びR8が水素でXが両方のアリール基を直結している化合物、R5及びR6がメチル基、R7及びR8が水素でXがメチレンである化合物、R5及びR6がメチル基、R7及びR8が水素でXがチオである化合物、R5、R6及びR7がメチル基、R8が水素でXがエチレンである化合物、R5及びR6がメチル基、R7及びR8が水素でXがイソプロピリデンである化合物、R5及びR6がメチル基、R7及びR8が水素でXがシクロヘキシリデンである化合物、R5、R6及びR7がメチル基、R8が水素でXが両方のアリール基を直結している化合物、R5、R6及びR7がメチル基、R8が水素でXがメチレンである化合物、R5、R6及びR7がメチル基、R8が水素でXがエチレンである化合物、R5、R6及びR7がメチル基、R8が水素でXがチオである化合物、R5、R6及びR7がメチル基、R8が水素でXがイソプロピリデンである化合物、R5、R6、R7及びR8がメチル基でXがメチレンである化合物、R5、R6、R7及びR8がメチル基でXがエチレンである化合物、R5、R6、R7及びR8がメチル基でXがイソプロピリデンである化合物等であるが、これらの例に限定されない。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法において重合に用いるフェノール化合物(A)の濃度は特に限定されないが、重合溶液全体に対して、好ましくは10〜50質量%であり、より好ましくは15〜30質量%である。フェノール化合物(A)の濃度が上記範囲内であると、重合後期にポリフェニレンエーテルが沈殿析出し易いため好ましく、重合溶媒に対するポリマー量が多くなるため効率的である。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法において得られるポリフェニレンエーテルは、標準ポリスチレンを検量線として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる微分分子量dW/d(LogM)の最大値が1.2以上であることが好ましい。ここで、dW/d(LogM)は、分子量Mの分子の重量分率を示す。
微分分子量dW/d(LogM)の最大値が大きいほど、得られるポリフェニレンエーテルの分子量分布が狭い事を表し、物性面に優れ、種々の溶剤への溶解性にも優れる。微分分子量dW/d(LogM)はゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定することができる。
例えば、昭和電工(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィーSystem21(カラム:昭和電工(株)製K−805Lを2本直列、カラム温度:40℃、溶媒:クロロホルム、溶媒流量:1.0ml/min、サンプル濃度:ポリフェニレンエーテルの1g/Lクロロホルム溶液)を用い、標準ポリスチレン(標準ポリスチレンの分子量は、3,650,000、2,170,000、1,090,000、681,000、204,000、52,000、30,200、13,800、3,360、1,300、550)を用いて検量線を作成し、測定する。検出部のUVの波長は、標準ポリスチレンの場合は254nm、ポリフェニレンエーテルの場合は283nmである。また、微分分子量dW/d(LogM)の最大値は3≦LogM≦6の範囲で有していることが、物性面から好ましく、加工流動性にも優れるため好ましい。より好ましくは3.0≦LogM≦5.0の範囲であり、さらに好ましくは3.5≦LogM≦4.5の範囲であり、最も好ましくは4.0≦LogM≦4.5の範囲である。さらに、微分分子量dW/d(LogM)の最大値は1.0以上であることが高い流動性と機械特性の観点から好ましい。より好ましくは1.1以上、さらに好ましくは1.2以上、最も好ましくは1.3以上である。
また、ポリフェニレンエーテルの数平均分子量は上記ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いた測定において、6000〜15000であることが、高い流動性を示しながら、機械的特性に優れるため好ましい。よりこのましくは7000〜14000が好ましく、最も好ましくは8000〜13000である。
また、ポリフェニレンエーテルの重量平均分子量/数平均分子量で表される値は、上記ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いた測定において、3.0以下であることが、流動性を高めながらも機械的特性を発揮するという観点から好ましい。よりこのましくは2.6以下、さらにこのましくは2.4以下、最も好ましくは2.3以下である。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法により得られるポリフェニレンエーテルは、分子量が10万以上のものが5質量%未満であることが、流動性の観点から好ましい。より好ましくは3質量%未満、さらに好ましくは2質量%未満、最も好ましくは1質量%未満である。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法により得られるポリフェニレンエーテルは、分子量5000以下のものが10質量%未満であることが、耐薬品性・機械的特性の観点から好ましい。よりこのましくは8質量%以下、更に好ましくは6質量%、最も好ましくは5質量%未満である。
ここで、分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ−を使用して、標準ポリスチレンを用いて作成された検量線に基づいて測定された分子量をいうものとする。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法における重合温度は、沈殿析出前の重合温度としては、好ましくは、0℃〜50℃、より好ましくは、10℃〜40℃、さらに好ましくは20℃〜40℃である。沈殿析出前の重合温度が低すぎると、重合反応が進行しにくい場合がある。また、沈殿析出後の重合温度は、好ましくは、0℃〜100℃、より好ましくは、10℃〜80℃、さらに好ましくは15℃〜70℃、最も好ましくは20℃〜60℃である。沈殿析出後の重合温度が高すぎると、重合に用いる溶媒の揮発が激しくなり、冷却還流設備への負荷が大きくなる恐れがある。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法で得られるポリフェニレンエーテルのゆるみ見かけ比重は0.4以上であることが好ましい。この範囲とすることで、容器に詰め運搬する際の運搬効率、ポリフェニレンエーテルを取り扱う際の計量性、溶融混練時の粉体取扱性に優れるため好ましく、より好ましくは比重0.45以上、さらに好ましくは0.48以上、最も好ましくは0.5以上である。
本発明で用いられる触媒は、一般的にポリフェニレンエーテルの製造に用いることができる公知の触媒系が全て使用できる。一般的に知られている触媒系としては、酸化還元能を有する遷移金属イオンとこの金属イオンと錯形成可能なアミン化合物からなるものが知られており、例えば、銅化合物とアミンからなる触媒系、マンガン化合物とアミンからなる触媒系、コバルト化合物とアミンからなる触媒系、等が挙げられる。重合反応は若干のアルカリ性条件下の方が効率よく進行するため、ここに若干のアルカリもしくは更なるアミンを加えることもある。
本発明で好適に使用される触媒は、触媒の構成成分として銅化合物、ハロゲン化合物および下記式(3)で表されるジアミン化合物を含む触媒である。

Figure 2010189548
(式中、R9、R10、R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を示し(但し、全てが同時に水素ではない)、R13は炭素数2〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を示す。)
本発明で使用できる触媒の構成成分としての銅化合物の例を列挙する。好適な銅化合物としては第一銅化合物、第二銅化合物またはそれらの混合物を使用することができる。第二銅化合物としては、例えば、塩化第二銅、臭化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅等を例示することができる。また第一銅化合物としては、例えば塩化第一銅、臭化第一銅、硫酸第一銅、硝酸第一銅等を例示することができる。これらの中で特に好ましい銅化合物は、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅である。またこれらの銅化合物は、酸化物(例えば酸化第一銅)、炭酸塩、水酸化物等と対応するハロゲンまたは酸から使用時に合成してもよい。しばしば用いられる方法としては、酸化第一銅とハロゲン化水素(またはハロゲン化水素の溶液)を混合して合成する方法が挙げられる。
ハロゲン化合物としては、例えば、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム等が挙げられる。またこれらは水溶液や適当な溶媒を用いた溶液として使用できる。これらのハロゲン化合物は、単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いてもよい。好ましいハロゲン化合物は、塩化水素の水溶液、臭化水素の水溶液である。
これらの化合物の使用量は特に限定されないが、銅原子のモル量に対してハロゲン原子として2倍以上20倍以下が好ましく、使用されるフェノール化合物(A)100モルに対して好ましい銅原子の使用量としては0.02モルから0.6モルの範囲である。
次に、触媒の構成成分としてのジアミン化合物の例を列挙する。例えば、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’−トリメチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N−メチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’−トリエチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N−エチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−N’−エチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチル−N−エチルエチレンジアミン、N−n−プロピルエチレンジアミン、N,N’−ジーn−プロピルエチレンジアミン、N−i−プロピルエチレンジアミン、N,N’−ジーi−プロピルエチレンジアミン、N−n−ブチルエチレンジアミン、N,N’−ジーn−ブチルエチレンジアミン、N−i−ブチルエチレンジアミン、N,N’−ジーi−ブチルエチレンジアミン、N−t−ブチルエチレンジアミン、N,N’−ジーt−ブチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N−メチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノ−1−メチルプロパン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノ−2−メチルプロパン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,4−ジアミノブタン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,5−ジアミノペンタン等が挙げられる。
本発明において好ましいジアミン化合物は、2つの窒素原子をつなぐアルキレン基(R13)の炭素数が2又は3のものである。これらのジアミン化合物の使用量は特に限定されないが、通常使用されるフェノール化合物(A)100モルに対して0.01モル〜10モルの範囲で用いられる。
本発明において触媒の構成成分として、更に3級モノアミン化合物または2級モノアミン化合物をそれぞれ単独で、またはこれらを組み合わせて含ませることは好ましい。
3級モノアミン化合物とは、脂環式3級アミンを含めた脂肪族3級アミンである。例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、アリルジエチルアミン、ジメチル−n−ブチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、N−メチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。これらの第3級モノアミン化合物は単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いてもよい。これらの使用量は特に限定されないが、通常使用されるフェノール化合物(A)100モルに対して15モル以下の範囲が好ましい。
2級モノアミン化合物の例として、第2級脂肪族アミンとしては例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−i−プロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジ−i−ブチルアミン、ジ−t−ブチルアミン、ジペンチルアミン類、ジヘキシルアミン類、ジオクチルアミン類、ジデシルアミン類、ジベンジルアミン類、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、シクロヘキシルアミンが挙げられる。芳香族を含む2級モノアミン化合物の例としては、N−フェニルメタノールアミン、N−フェニルエタノールアミン、N−フェニルプロパノールアミン、N−(m−メチルフェニル)エタノールアミン、N−(p−メチルフェニル)エタノールアミン、N−(2’,6’−ジメチルフェニル)エタノールアミン、N−(p−クロロフェニル)エタノールアミン、N−エチルアニリン、N−ブチルアニリン、N−メチル−2−メチルアニリン、N−メチル−2,6−ジメチルアニリン、ジフェニルアミン等が挙げられるがこれらの例には限定されない。これらの2級モノアミン化合物は単独でも用いられるし、2種類以上組み合わせて用いてもよい。使用量は特に限定されないが、通常使用されるフェノール化合物(A)100モルに対し15モル以下の範囲が好ましい。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法によって得られるポリフェニレンエーテル中に残存する金属触媒量は、純度の高いポリフェニレンエーテルを得るという観点から10ppm以下であることが好ましく、より好ましくは5ppm、最もこのましくは2ppm以下である。
本発明のポリフェニレンエーテルの製造方法によって得られるポリフェニレンエーテルのカラーインデックスは、次のようにして求めることができる。
ポリフェニレンエーテル樹脂粉体を、ポリフェニレンエーテル濃度0.05g/mlのクロロホルム溶液として溶解する。セル長1cmの石英セルにポリフェニレンエーテルの溶解に用いたのと同じ純クロロホルムを入れ、UV波長480nmで純クロロホルムの吸光度を測定し、吸光度0とする。次いで、石英セル内のクロロホルムを廃棄、洗浄、乾燥させ上記ポリフェニレンエーテルのクロロホルム溶液を入れ、480nmでの吸光度を測定する。ポリフェニレンエーテル溶液の吸光度から純クロロホルムの吸光度を減じ、ポリフェニレンエーテル溶液中のポリフェニレンエーテル濃度で除してポリフェニレンエーテルのC.Iを求める。
ポリフェニレンエーテルのカラーインデックス値は、大きくなるほど着色していることを表し、小さくなると純度の高いポリフェニレンエーテルを得られることになる。したがって、純度の高いポリフェニレンエーテルを得るという観点から、カラーインデックス値が小さいものが好ましく、具体的には1.0以下が好ましく、より好ましくは0.6以下が、最も好ましくは0.4以下である。
本発明においては、従来から活性に向上効果を有することが知られている界面活性剤を重合溶媒に添加してもよい。このような界面活性剤としては、例えば、Aliquat336やCapRiquatの商品名で知られるトリオクチルメチルアンモニウムクロライドが挙げられる。使用量は重合反応原料の全量に対して、0.1質量%を超えない範囲が好ましい。
本発明において、重合の際に使用する酸素含有ガスとしては、純酸素の他、酸素と窒素等の不活性ガスとを任意の割合で混合したもの、空気、更には空気と窒素、希ガス等の不活性ガスとを任意の割合で混合したもの等が使用できる。
重合反応中の系内圧力は常圧で充分であるが必要に応じて減圧でも加圧でも使用できる。酸素含有ガスの供給速度は、除熱や重合速度等を考慮して任意に選択できるが、重合に用いるフェノール化合物(A)1モル当たりの純酸素として5Nml/分以上が好ましく、10Nml/分以上がさらに好ましい。
本発明において、重合反応系に、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキサイド、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム等の中性塩、ゼオライト等を添加することができる。
重合反応終了後の後処理方法については特に制限はない。通常、塩酸や酢酸等の酸、またはエチレンジアミン4酢酸(EDTA)及びその塩、ニトリロトリ酢酸及びその塩等を反応液に加えて触媒を失活させる。重合終結時の重合溶液はポリフェニレンエーテルが沈殿析出した状態であるため、触媒の洗浄除去を目的として、ポリフェニレンエーテルの溶解能が低い溶媒を主成分とする溶液を用いて繰り返し洗浄を実施することがより好ましい。その後、各種乾燥機を用いた乾燥工程において乾燥することにより、ポリフェニレンエーテルが回収できる。
本発明の方法で得られたポリフェニレンエーテルは、従来既知の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂と溶融混練することができる。
次に熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の例を列挙する。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、超高分子量ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリテトラフロロエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、フェノール、尿素、メラミン、不飽和ポリエステル、アルキッド、エポキシ、ジアリルフタレート、ビスマレイミド等の樹脂が挙げられる。また溶融混練時に、導電性、難燃性、耐衝撃性等の効果を付与する目的で従来既知の添加剤や熱可塑性エラストマーを加えることがより好ましい。
また本発明の製造方法で得られる低分子量のポリフェニレンエーテルを用いた組成物を製造する際に、他の添加剤、例えば可塑剤、安定剤、変性剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、離型剤及びガラス繊維、炭素繊維等の繊維状補強剤、更にはガラスビーズ、炭酸カルシウム、タルク、クレイ等の充填剤を添加することができる。安定剤や変性剤としては、亜リン酸エステル類、ヒンダードフェノール類、含イオウ酸化防止剤、アルカノールアミン類、酸アミド類、ジチオカルバミン酸金属塩類、無機硫化物、金属酸化物類、無水カルボン酸類、スチレンやステアリルアクリレート等のジエノフィル化合物類、エポキシ基含有化合物などが挙げられるがこれらに限定されない。これらの添加剤は単独でまたは組み合わせて使用することができる。
本発明の製造方法で得られるポリフェニレンエーテルを含有する組成物を構成する各成分を混合する方法はいかなる方法でも良いが、例えば、溶液ブレンドと脱気方法、押出機、加熱ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ヘンシェルミキサー等使用することができる。
以下、具体的な実施例と、これとの比較例を挙げて具体的に説明する。
先ず、後述する実施例及び比較例において適用した物性や特性の測定方法について説明する。
(1)ゆるみ見かけ比重の測定
本明細書において、「ゆるみ見かけ比重」とは、試料を容器に篩い落とすことによりできた粉粒体の見かけ比重をいう。
具体的には、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製:パウダーテスタTYPE PT−E)を用いて、容積100cm3の金属容器上に試料を篩い、金属容器が試料で山盛りになったところで篩を停止し、ブレードを用いて表面をすり切った。試料で充填された金属容器の質量(g)を測定し、以下の式に基づいてゆるみ見かけ比重を算出た。
ゆるみ見かけ比重(g/cm3)=(試料で充填された金属容器の質量−金属容器単独の質量)/100
(2)微分分子量dW/d(LogM)の最大値及び数平均分子量・重量平均分子量の測定
昭和電工(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィーSystem21で標準ポリスチレンを用いて検量線を作成し、この検量線を利用して測定を行った。標準ポリスチレンの分子量は、3650000、2170000、1090000、681000、204000、52000、30200、13800、3360、1300、550のものを用いた。カラムは昭和電工(株)製K−805Lを2本直列につないで使用した。また、溶媒にはクロロホルムを用い、溶媒の流量は1.0ml/min、カラムの温度は40℃として測定した。ポリフェニレンエーテルの1g/Lクロロホルム溶液を作製して測定した。検出部のUVの波長は、標準ポリスチレンの場合は254nm、ポリフェニレンエーテルの場合は283nmとした。
(3)収率の測定
重合に供したモノマー質量に対する、得られた乾燥ポリフェニレンエーテルの質量割合を100分率で測定した。
(4)反応器へのスケ−ル付着の確認
重合液を反応器から抜き出した後、反応器内に付着しているスケールの量を目視にて確認した。
(5)副生成物の生成量の測定方法
重合溶液を用いて、ポリフェニレンエーテル濃度が100ppmのクロロホルム溶液を調製し、このクロロホルム溶液の420nmの吸光度を紫外可視分光光度計(日立ハイテクノロジーズ製U−3000)を用いてを測定し、下式により求めた数値を副生成物の生成量とした。
副生成物の生成量(質量%)=3.56×吸光度
(6)重合率の測定
重合率は、理論上重合に必要な酸素量(理論酸素量)と、実際に重合に用いた酸素量から、下式により求めた。
重合率(%)=(重合に用いた酸素量/理論酸素量)×100
ここで、理論酸素量(リットル)は、重合に供したフェノール化合物(A)の重量より、下式により求めた。
理論酸素量=(フェノール化合物(A)の重量/フェノール化合物(A)の分子量)×22.4/2
また、実際に重合に用いた酸素量(リットル)は下式により求めた。
重合に用いた酸素量=(重合に供した酸素量)−(排出ガス中の酸素量)
(7)残留金属の定量
原子吸光光度計(島津製作所製AA6650)を用い、ポリフェニレンエーテル中の金属濃度を測定した。
(8)カラーインデックス(C.I)の測定
ポリフェニレンエーテル樹脂粉体を、ポリフェニレンエーテル濃度が0.05g/mlとなるようにクロロホルムに溶解し、クロロホルム溶液を調製した。セル長1cmの石英セルにポリフェニレンエーテルの溶解に用いたのと同じ純クロロホルムを入れ、UV波長480nmで純クロロホルムの吸光度を測定し、吸光度0とした。次いで、石英セル内のクロロホルムを廃棄、洗浄、乾燥させ上記ポリフェニレンエーテルのクロロホルム溶液を入れ、480nmでの吸光度を測定した。得られたポリフェニレンエーテル溶液の吸光度から純クロロホルムの吸光度を減じ、ポリフェニレンエーテル溶液中のポリフェニレンエーテル濃度で除してポリフェニレンエーテルのC.Iとした。
(実施例1)
重合槽底部に酸素含有ガス導入用のスパージャー、撹拌タービン翼及びバッフル、重合槽上部のベントガスラインに還流冷却器、重合槽側面に第二重合槽へのオーバーフローラインを具備する1.6リットルのジャケット付き第一重合槽に、500ml/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、0.191gの塩化第二銅2水和物、0.842gの35%塩酸、3.441gのジ−n−ブチルアミン、7.300gのN,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミン、445.2gのキシレン、170.2gのn−ブタノール、510.5gのメタノールを入れた。
同様に、反応器底部に酸素含有ガス導入用のスパージャー、撹拌タービン翼及びバッフル、反応器上部のベントガスラインに還流冷却器、重合槽側面に洗浄槽へのオーバーフローラインを具備する4.0リットルのジャケット付き第二重合槽に、1000ml/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、1006.4gのキシレン、377.4gのn−ブタノール、1532.2gのメタノールを入れた。
また、図1に示した、プランジャーポンプ11により第一重合槽に送液できるライン12、撹拌タービン翼13及び槽上部のベントガスライン14に還流冷却器15を備えた6.0リットルの第一原料タンク1に、窒素ガス流入口16から500ml/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、0.514gの塩化第二銅2水和物、2.262gの35%塩酸、9.247のジ−n−ブチルアミン、19.616gのN,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミン、1196.5gのキシレン、457.3gのn−ブタノール、1371.8gのメタノール、920.0gの2,6−ジメチルフェノールを入れ、撹拌して液を混合した。
また、プランジャーポンプにより第一重合槽および第二重合槽の何れにも送液できるライン、攪拌タービン翼及び槽上部のベントガスラインに還流冷却器を備えた2.0リットルの図1とほぼ同様の構造を有する第二原料タンクに、窒素ガス流入口から100ml/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、1200gのキシレンを入れた。
尚、第一原料タンクおよび第二原料タンク中の仕込み液は重合槽に供給すると減量するため、第一原料タンクおよび第二原料タンクに、適宜上記液組成のものを追加添加した。
次に、激しく撹拌した第一重合槽へ、第一原料タンクより14.94g/分の流量で重合溶液を供給するのと同時に、スパージャーより第一重合槽へ237.6ml/分の速度での酸素の導入を開始した。
更に、第一重合槽より第二重合槽へのオーバーフローが開始されると同時に、第二原料タンクより第二重合槽へ0.086g/分の流量でキシレンを供給し、更にスパージャーより第二重合槽へ79.2ml/分の速度で酸素を導入した。この時の良溶媒(B)であるキシレンの添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、2.5質量%となる。
重合温度は第一重合槽及び第二重合槽ともに40℃を保つようにジャケットに熱媒を通して調節した。
なお、第二重合槽からのオーバーフローは、回収容器に回収した。
その後、40時間重合を継続し、第一重合槽及び第二重合槽における重合は安定状態となったことが確認され、ポリフェニレンエーテルが連続的に得られた。
なお、上記第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、上記第二重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出が観察された。その後、さらに40時間重合を継続し、重合を完了した。
上述したようにして得られた回収容器中のポリフェニレンエーテルのスラリーに、エチレンジアミン四酢酸3カリウム塩(同仁化学研究所製試薬)の10%水溶液を添加し、50℃に温めた。
次に、ハイドロキノン(和光純薬社製試薬)を少量ずつ添加し、スラリー状のポリフェニレンエーテルが白色となるまで、50℃での保温を続けた。
白色となったスラリー状のポリフェニレンエーテルをろ過し、ろ残のポリフェニレンエーテルにメタノールをふりかけ、洗浄処理を行い、その後、140℃、1mmHgで1時間真空乾燥させ、ポリフェニレンエーテル粉体を得た。
得られたポリフェニレンエーテルについての上述した(1)〜(8)の評価結果を表1に示す。
(実施例2)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.209g、35%塩酸を0.921g、ジ−n−ブチルアミンを3.766g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを7.988g、キシレンを347.6g、n−ブタノールを186.2g、メタノールを558.6g、2,6−ジメチルフェノールを374.7gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを853.5g、n−ブタノールを457.3gとした。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を13.65g/分の流量で供給した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を1.374g/分の流量で供給した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、39.76質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を221.7ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を95.0ml/分とした。
(実施例3)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.198g、35%塩酸を0.870g、ジ−n−ブチルアミンを3.557g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを7.545g、キシレンを410.4g、n−ブタノールを175.9g、メタノールを527.7g、2,6−ジメチルフェノールを353.9gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1066.9g、n−ブタノールを457.3gとした。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を14.45g/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を0.572g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、16.57質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を237.6ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を79.2ml/分とした。
第一重合槽に供給する酸素を205.9ml/分、第二重合槽に供給する酸素を110.9ml/分とした。
(実施例4)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.206g、35%塩酸を0.906g、ジ−n−ブチルアミンを3.704g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを7.857g、キシレンを464.0g、n−ブタノールを183.1g、メタノールを451.8g、2,6−ジメチルフェノールを368.5gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1158.4g、n−ブタノールを457.3g、メタノールを1127.9gとした。
第二原料タンクにキシレンを240.0g、メタノールを960g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を13.88g/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を1.145g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、6.63質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を253.4ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を63.4ml/分とした。
(実施例5)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物0.273g、35%塩酸を1.204g、ジ−n−ブチルアミンを4.922g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを10.440g、キシレンを584.1g、n−ブタノールを243.4g、メタノールを146.0g、2,6−ジメチルフェノールを489.7gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1097.4g、n−ブタノールを457.3g、メタノールを274.35gとした。
第二原料タンクにキシレンを120.0g、メタノールを1080.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を10.45/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を4.580g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、13.25質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を240.7ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を76.0ml/分とした。
(実施例6)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.224g、35%塩酸を0.987g、ジ−n−ブチルアミンを4.037g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを8.563g、キシレンを279.5g、n−ブタノールを199.6g、メタノールを585.5g、2,6−ジメチルフェノールを401.6gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを640.2g、n−ブタノールを457.3g、メタノールを1341.3gとした。
第二原料タンクにキシレンを240.0g、メタノールを960.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を12.74/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を2.290g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、13.25質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を196.4ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を120.4ml/分とした。
(実施例7)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.224g、35%塩酸を0.987g、ジ−n−ブチルアミンを4.037g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを8.563g、キシレンを718.6g、n−ブタノールを133.1g、メタノールを212.9g、2,6−ジメチルフェノールを401.6gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1646.1g、n−ブタノールを304.8g、メタノールを487.7gとした。
第二原料タンクにキシレンを60.0g、メタノールを1140.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を12.74/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を2.290g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、3.31質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を253.4ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を63.4ml/分とした。
(実施例8)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.273g、35%塩酸を1.204g、ジ−n−ブチルアミンを4.922g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを10.440g、キシレンを859.9g、n−ブタノールを81.1g、メタノールを32.5g、2,6−ジメチルフェノールを489.7gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1615.6g、n−ブタノールを152.4g、メタノールを61.0gとした。
第二原料タンクにキシレンを60.0g、メタノールを1140.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を10.45/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を4.580g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、6.63質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を247.1ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を69.7ml/分とした。
(実施例9)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.224g、35%塩酸を0.987g、ジ−n−ブチルアミンを4.037g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを8.563g、キシレンを519.0g、n−ブタノールを199.6g、メタノールを346.0g、2,6−ジメチルフェノールを401.6gとした。
第一原料タンクにキシレンを1188.9g、n−ブタノールを457.3g、メタノールを792.6g入れた。
第二原料タンクに入れるキシレンを60.0g、メタノールを1140.0gとした。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を12.74/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を2.290g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、3.31質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を237.6ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を79.2ml/分とした。
(実施例10)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.218g、35%塩酸を0.959g、ジ−n−ブチルアミンを3.920g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを8.316g、キシレンを550.4g、n−ブタノールを193.9g、メタノールを332.3g、2,6−ジメチルフェノールを390.0gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1298.3g、n−ブタノールを457.3g、メタノールを783.7gとした。
第二原料タンクにキシレンを360.0g、メタノールを840.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を13.11/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を1.683g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、14.61質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を247.1ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を69.7ml/分とした。
(実施例11)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.215g、35%塩酸を0.945g、ジ−n−ブチルアミンを3.863g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを8.195g、キシレンを499.8g、n−ブタノールを191.0g、メタノールを391.6g、2,6−ジメチルフェノールを384.3gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1196.5g、n−ブタノールを457.3g、メタノールを937.4gとした。
第二原料タンクにキシレンを60.0g、メタノールを1140.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を13.31/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を1.718g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、2.49質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を240.7ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を76.0ml/分とした。
(実施例12)
用いたキシレンをトルエンとした以外は実施例1と同様とし、(1)〜(8)の測定、評価を行った。
(実施例13)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.238g、35%塩酸を1.046g、ジ−n−ブチルアミンを3.422g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを9.072g、キシレンを450.3g、n−ブタノールを562.9g、メタノールを112.6g、2,6−ジメチルフェノールを340.4gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1217.1g、n−ブタノールを1521.4g、メタノールを304.3gとした。
第二原料タンクにキシレンを240.0g、メタノールを960.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を13.883/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を1.143g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、6.62質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を231.2ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を85.5ml/分とした。
(比較例1)
以下のように条件を変更した以外は実施例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れる塩化第二銅2水和物を0.268g、35%塩酸を1.181g、ジ−n−ブチルアミンを3.862g、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパンジアミンを10.241g、キシレンを598.6g、n−ブタノールを448.6g、メタノールを33.0g、2,6−ジメチルフェノールを384.2gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1433.1g、n−ブタノールを1074.1g、メタノールを79.1gとした。
第二原料タンクにメタノールを1200.0g入れた。
第一原料タンクより第一重合槽へ仕込み液を13.31/分の流量で添加した。
第二原料タンクより第二重合槽へ仕込み液を1.715g/分の流量で添加した。
この時の良溶媒(B)の添加量は、2,6−ジメチルフェノールに対し、0質量%となる。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を237.6ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を79.2ml/分とした。
(比較例2)
以下のように条件を変更した以外は比較例1と同様にして、ポリフェニレンエーテルを製造し、(1)〜(8)の測定、評価を行った。なお、第一重合槽においてポリフェニレンエーテルの沈殿析出は起こらず、第二重合槽においてポリフェニレンエーテルは沈殿した。
第一重合槽に入れるキシレンを533.8g、n−ブタノールを228.8g、メタノールを317.7gとした。
第一原料タンクに入れるキシレンを1278.0g、n−ブタノールを547.7g、メタノールを760.7gとした。
第一重合槽に供給する酸素の供給速度を221.7ml/分、第二重合槽に供給する酸素の供給速度を95.0ml/分とした。
(比較例3)
重合槽底部に酸素含有ガス導入の為のスパージャー、撹拌タービン翼及びバッフル、重合槽上部のベントガスラインに還流冷却器を備えた40リットルのジャケット付き重合槽に0.5L/分の流量で窒素ガスを吹き込みながら、4.02gの酸化第二銅、30.224gの47%臭化水素水溶液、9.684gのジーt−ブチルエチレンジアミン、46.88gのジ−n−ブチルアミン、142.68gのブチルジメチルアミン、20.65kgのトルエン、3.12kgの2,6−ジメチルフェノールを入れ、均一溶液となり、かつ反応器の内温が25℃になるまで撹拌した。
次いで、激しく撹拌した重合槽へ、重合槽へ32.8NL/分の速度で乾燥空気をスパージャーより導入を始め重合を開始した。100分通気し、重合終結時の内温が40℃になるようコントロールした。重合終結時の重合液は溶液状態であった。
酸素含有ガスの通気をやめ、重合混合物にエチレンジアミン四酢酸4ナトリウム塩(同仁化学研究所製試薬)の2.5%水溶液を10kg添加し70℃で150分間重合混合物を撹拌後静置し、液−液分離により有機相と水相を分離した。得られた有機相を50℃にした後、メタノールを過剰に加えてポリフェニレンエーテルを析出後濾過し、濾残のポリフェニレンエーテルを過剰のメタノールに分散させ50℃で30分間撹拌後、再度ろ過した。この操作を2回繰り返し、湿潤ポリフェニレンエーテルを得た。白色となったスラリー状のポリフェニレンエーテルをろ過し、ろ残の湿潤状態のポリフェニレンエーテルを回収した。その後、140℃、1mmHgで1時間真空乾燥させ、目的とするポリフェニレンエーテル粉体を得た。
上述した(1)〜(8)の評価結果を下記表1に示す。
Figure 2010189548
表1に示すように、実施例1〜13においては、重合率を60%以上に高めた後に、良溶媒(B)を添加することにより、ゆるみ見かけ比重がいずれも0.45g/ml以上であり、粉体の取扱性に優れるポリフェニレンエーテルが得られている。着色性を示すカラーインデックスも0.4以下と純度の高いポリフェニレンエーテルが得られている。さらに重量平均分子量/数平均分子量で表される値も2.0以下である流動性と機械的強度に優れるポリフェニレンエーテルを製造することできた。重合後の槽内付着厚みも0.1mm未満と非常に少なく、副生成物の発生も1質量%未満となり、効率的にポリフェニレンエーテルを製造することができた。
比較例1、2においては、槽内付着厚みが0.1mmより多く観察され、また、得られたポリフェニレンエーテルの純度が十分高いとは言い切れなかった。また、副生成物の発生も多く観察された。比較例3においては、重合終結時の状態が溶液状態であり、得られたポリフェニレンエーテルのゆるみ見かけ比重が低く、重量平均分子量/数平均分子量で表される値も3と高い他、分子量5000以下の成分及び10万以上の成分も多量に確認され、流動性と機械的特性に十分優れるとは言い切れないポリフェニレンエーテルとなった。
本発明により製造されるポリフェニレンエーテルは、粉体取扱性だけではなく、溶剤溶解性に優れているため、機械部品;自動車部品;電気電子部品、特に、プリント基板、絶縁封止剤等の電気電子部品、フィルム、シート、射出成型体、ブロー成型体等に好適に利用することができる。
1 原料タンク
11 プランジャーポンプ
12 送液ライン
13 撹拌タービン翼
14 ベントガスライン
15 還流冷却器
16 窒素ガス流入口

Claims (14)

  1. 下記式(1)で示されるフェノール化合物(A)を、重合するポリフェニレンエーテルの製造方法であって、
    フェノール化合物(A)の重合率が60%以上となった後に、重合溶媒に、重合槽中に存在するフェノール化合物(A)の総量(モノマー換算)に対して0.1質量%以上40質量%以下の量の良溶媒(B)を添加する工程を含む、ポリフェニレンエーテルの製造方法。
    Figure 2010189548
    (式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、又は置換されていてもよいアルコキシ基を示し、R5は、ハロゲン原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよいアラルキル基、又は置換されていてもよいアルコキシ基を示す。)
  2. 前記良溶媒(B)が、芳香族炭化水素である、請求項1に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  3. 重合溶媒が、ポリフェニレンエーテルの良溶媒とポリフェニレンエーテルの貧溶媒を含み、全重合工程に亘って良溶媒が重合溶媒の総量に対し20質量%〜70質量%である、請求項1又は2に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  4. 全重合工程に亘って、良溶媒が重合溶媒の総量に対し20質量%〜60質量%である、請求項3に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  5. 多段に連結した2つ以上の重合槽を用い、重合溶液を順次移送してポリフェニレンエーテルを連続的に製造する、請求項1〜4いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  6. 第一重合槽ではポリフェニレンエーテルが沈殿析出せず、第二またはそれ以降の重合槽においてポリフェニレンエーテルが沈殿析出する、請求項5に記載の方法。
  7. 良溶媒(B)が、第二またはそれ以降の重合槽に添加される、請求項5又は6いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  8. 第一重合槽に重合溶媒に溶解させたフェノール化合物(A)及び触媒を連続的に供給する工程を含む、請求項5〜7いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  9. 良溶媒(B)が、ポリフェニレンエーテルの沈殿析出が開始した後に添加される、請求項5〜8いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  10. 重合溶媒が、少なくとも、水に対する20℃における溶解度が50g/ml未満であるポリフェニレンエーテルの貧溶媒(D)及び水に対する20℃における溶解度が50g/ml以上であるポリフェニレンエーテルの貧溶媒(E)を含み、溶媒(D)と溶媒(E)の質量割合が0:1〜1.5:1の範囲内である、請求項1〜9いずれか一項に記載のポリフェニレンエ−テルの製造方法。
  11. 得られるポリフェニレンエーテルの、分子量が5000以下であるものの割合が、5質量%未満あり、かつ、ゆるみ見かけ比重が0.40以上である、請求項1〜10いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  12. 得られるポリフェニレンエーテルのゆるみ見かけ比重が0.45以上である、請求項1〜11いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  13. 得られるポリフェニレンエーテルの、分子量が10万以上であるものの割合が、5質量%未満である、請求項1〜12いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
  14. 得られるポリフェニレンエーテルの数平均分子量が6000〜15000であり、かつ、微分モル質量分布dW/d(LogM)の最大値が1.0以上である、請求項1〜13いずれか一項に記載のポリフェニレンエーテルの製造方法。
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